營運(yùn)船舶節(jié)能量計算方法的探究

朱元師

摘要：結(jié)合實際改造項目闡述了營運(yùn)船舶節(jié)能量計算方法在實際審核中的應(yīng)用，討論了傳統(tǒng)實驗方法得出的節(jié)能量與實際節(jié)能量審核存在差異的原因。

關(guān)鍵詞：營運(yùn)船舶，節(jié)能量，審核，計算方法

0 ?引言

交通運(yùn)輸行業(yè)作為國家實施節(jié)能減排的重要領(lǐng)域之一，一直備受社會的關(guān)注。水路運(yùn)輸企業(yè)作為交通運(yùn)輸業(yè)的一個重要的組成部分，每年消耗大量的汽油、柴油、燃料油、電力等能源，船舶運(yùn)輸企業(yè)既是水路運(yùn)輸業(yè)重點(diǎn)耗能大戶，又是開展節(jié)能工作的重點(diǎn)企業(yè)。

國家交通運(yùn)輸部為鼓勵船舶運(yùn)輸企業(yè)的節(jié)能減排，制定了一系列的資金獎勵措施，而資金的獎勵是根據(jù)節(jié)能量多少確定，同時為合理的計算節(jié)能技改項目產(chǎn)生的節(jié)能量，交通運(yùn)輸部公布了一系列的節(jié)能量計算方法，以達(dá)到合理計算項目節(jié)能量的目的。但在實際的節(jié)能量審核中，采用傳統(tǒng)實驗方法計算得到的節(jié)能量與交通運(yùn)輸部公布的計算方法得到的節(jié)能量有較大差別，本文以實際的節(jié)能量審核為依據(jù)，通過對比兩種不同的節(jié)能量計算方法，以概述節(jié)能量計算存在差異的原因，并提出相關(guān)建議。

1 ?項目概述

1.1 項目背景

本項目為某船舶運(yùn)輸公司的船舶主機(jī)增壓器切斷項目，項目的改造起因于該公司自實施了超低負(fù)荷航行之后，船舶運(yùn)輸消耗的燃油量已大幅下降，燃油成本大大降低，但由于主機(jī)掃氣壓力過低，新鮮空氣量進(jìn)氣不足，造成燃燒不完全，污染了柴油機(jī)的進(jìn)排氣通道，惡化了排氣環(huán)境。根據(jù)相關(guān)研究，通過安裝增壓器切斷裝置可實現(xiàn)主機(jī)在25%負(fù)荷時，燃油消耗率下降6g/kwh，掃氣壓力提高0.15bar;在主機(jī)50%負(fù)荷時，燃油消耗率下降5g/kwh，掃氣壓力提高0.4bar;主機(jī)在20%-74%負(fù)荷時可利用該裝置改善主機(jī)燃燒狀況，達(dá)到節(jié)能減排目的。

1.2 項目原理

增壓器切斷系統(tǒng)（T/C CUT-OFF）是利用兩個旋轉(zhuǎn)閥，一個裝在主機(jī)排氣總管與需切斷的增壓器透平側(cè)之間，另一個裝在增壓器空氣側(cè)與空冷器之間。當(dāng)船舶主機(jī)使用較低負(fù)荷時，因廢氣量減少，利用動力空氣缸將兩旋轉(zhuǎn)閥關(guān)閉，切斷該增壓器，主機(jī)排出的廢氣供余下的增壓器使用，使其余增壓器壓氣效率提高。主機(jī)掃氣壓力提高，使主機(jī)燃燒狀況改善，達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)船舶主機(jī)使用高負(fù)荷時，廢氣量增加，將兩旋轉(zhuǎn)閥打開，被封閉增壓器恢復(fù)使用

2 ?節(jié)能量計算方法

項目改造的6艘船舶均為8500TEU，型號相同，為方便計算方便船舶命名編號為船舶A～船舶F。

2.1 采用交通部推薦的方法計算

交通部推薦的節(jié)能量計算方法[1]側(cè)重于運(yùn)輸單位貨物產(chǎn)生的節(jié)能量，當(dāng)改造后的船舶運(yùn)輸貨物量越多時產(chǎn)生的節(jié)能量也越大，當(dāng)改造的船舶運(yùn)輸貨物量較少是產(chǎn)生的節(jié)能量也較少，計算過程及數(shù)據(jù)的選取如下：

2.1.1 ?單位量的選取

根據(jù)《營運(yùn)船舶節(jié)能技術(shù)應(yīng)用項目節(jié)能減排量核算技術(shù)細(xì)則》的相關(guān)要求，單位量的選取“應(yīng)按照項目的特點(diǎn)確定”。該項目為8500TEU船舶主機(jī)增壓器切斷項目改造，項目計算所用的燃料消耗量為整個船舶所消耗燃料量，單位量主要受載貨里程和載貨量影響，因此單位量的選取如下：

單位量 = 貨運(yùn)量 × 載貨里程

其中：貨運(yùn)量的計量單位為：噸，載貨里程的計量單位為：海里，單位量的計量單位為：噸海里。

查詢相關(guān)船舶技術(shù)及統(tǒng)計文件，該項目船舶消耗的燃油類型均為380CST（渣油的一種）。根據(jù)《營運(yùn)船舶節(jié)能技術(shù)應(yīng)用項目節(jié)能減排量核算技術(shù)細(xì)則》中規(guī)定的折標(biāo)系數(shù)，該類別的油品均歸為燃料油，折標(biāo)系數(shù)統(tǒng)一取1.4286kgce/kg。

2.1.2 ?船舶航線的選取

航線的環(huán)境狀況、水流等都一定程度上影響船舶的能耗狀況，同時為準(zhǔn)確反映船舶實際節(jié)能量，船舶航線的選取應(yīng)滿足一定的數(shù)量以便于統(tǒng)計計算，減少誤差。但由于項目改造前后的船舶航線、環(huán)境狀況無法做到完全一致，為準(zhǔn)確計算節(jié)能量，現(xiàn)場審核組選取了環(huán)境狀況較為相同的航線進(jìn)行統(tǒng)計計算，選取情況如下：

改造前：船舶A～船舶F分別選取的航線數(shù)量（單位：條）為70、76、58、51、55、75;改造后：船舶A～船舶F分別選取的航線數(shù)量（單位：條）為60、64、60、76、44、48。

2.1.3 ?單船單位節(jié)能量的確定

根據(jù)《交通運(yùn)輸節(jié)能減排專項資金申請項目節(jié)能減排量或投資額核算技術(shù)細(xì)則》中的《營運(yùn)船舶節(jié)能技術(shù)應(yīng)用項目節(jié)能減排量核算技術(shù)細(xì)則》中的核算方法和時間規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和計算。

2.2 ?采用實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算

船舶改造完成后，為驗收該項目的節(jié)能減排效果，項目實施單位選取了船舶B進(jìn)行了節(jié)油量試驗，輪增壓器切斷裝置安裝完成后，進(jìn)行了增壓器切斷與非切斷兩種情況下的對比測試，并選取了兩種工況。

2.2.1 工況一（15%的額定功率）

在15%MCR負(fù)荷下，也進(jìn)行了增壓器切斷與非切斷兩種情況下的對比測試。從15%MCR的增壓器切斷與非切斷工況對比可看出：

（1）增壓器切斷后掃氣壓力由0.01Mpa提高到0.02Mpa;

（2）增壓器切斷后廢氣爐排出溫度由253℃降低到235℃，廢氣爐蒸汽壓力由0.34Mpa降低到0.28Mpa;

（3）增壓器切斷后每天的燃油節(jié)省2.79噸，因此得到計算出兩狀態(tài)下耗油率及節(jié)油率如下：

2.2.2 工況二（59%負(fù)荷情況下）

在59%MCR負(fù)荷下，也進(jìn)行了增壓器切斷與非切斷兩種情況下的對比測試。從59%MCR的增壓器切斷與非切斷工況對比可看出：

（1）增壓器切斷后掃氣壓力提高由0.13Mpa增加到0.18Mpa;

（2）增壓器切斷后廢氣爐排出溫度由300℃降低到280℃;

（3）增壓器切斷后燃油每天節(jié)省5.02噸，可計算出兩狀態(tài)下耗油率及節(jié)油率如下：

從安裝前后的其他船舶運(yùn)行數(shù)據(jù)也可發(fā)現(xiàn)：封掉一臺增壓器運(yùn)行，各負(fù)荷下掃氣壓力明顯提高，在28%-45%MCR附近，均可提高掃氣壓力0.2bar，使得主機(jī)運(yùn)行在28%MCR以上時，輔助風(fēng)機(jī)可以自動停止。改善了柴油機(jī)燃燒質(zhì)量，燃油在缸內(nèi)能充分燃燒，化學(xué)能充分轉(zhuǎn)化為動能，客觀上達(dá)到節(jié)能的目的，另可避免主機(jī)進(jìn)、排氣通道臟污，為超低負(fù)荷運(yùn)行提供一個安全保障。

2.3 兩種方法的對比分析

通過《營運(yùn)船舶節(jié)能技術(shù)應(yīng)用項目節(jié)能減排量核算技術(shù)細(xì)則》進(jìn)行計算得到的年節(jié)能量為15533噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這種方法是以改造前一年和改造后一年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，但無法反映不同工況下節(jié)能量的差異性。如改造后船舶航線及運(yùn)行工況發(fā)生較大變化，則改造前后能耗差異并非全部由節(jié)能改造引起的，也可能由運(yùn)行工況的變化造成的。

通過節(jié)油率進(jìn)行計算得到的年節(jié)能量為5856噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這種方法只需要改造后的數(shù)據(jù)，通過節(jié)油率和改造后能耗可以推算出完全相同運(yùn)行狀況下改造前的能耗，節(jié)能量=改造前能耗-改造后能耗，本方法計算不受工況變化的影響，能更為精確的反應(yīng)由于改造而產(chǎn)生的節(jié)能量，但是實驗數(shù)據(jù)與實際運(yùn)行數(shù)據(jù)會有一定差異。

3 ?結(jié) ?論

通過對比節(jié)能量計算方法和節(jié)能量審核技巧的應(yīng)用得出如下結(jié)論：

（1）采用營運(yùn)船舶節(jié)能量計算方法得到的節(jié)能量明顯偏高，主要原因為交通部節(jié)能量計算方法采用單位量進(jìn)行計算，改造后因船舶運(yùn)輸產(chǎn)生的總單位量越大，產(chǎn)生的節(jié)能量就越大，改造后船舶未運(yùn)行，則產(chǎn)生的節(jié)能量為零，該方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能量計算采用的是船舶實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，計算出的節(jié)能量較為準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是該計算方法不能排除由于船舶航線及運(yùn)行工況發(fā)生較大變化時產(chǎn)生的節(jié)能量。

（2）采用實驗方法計算得到的節(jié)能量偏小，優(yōu)點(diǎn)是計算方法不受船舶運(yùn)行航線計運(yùn)行工況的影響，缺點(diǎn)是實驗數(shù)據(jù)與實際運(yùn)行數(shù)據(jù)會有一定差異，使節(jié)能量的結(jié)果出現(xiàn)偏差。

（3）在交通部節(jié)能量的現(xiàn)場審核過程中，除按照交通部規(guī)定的計算方法外，建議采用多種方法交叉進(jìn)行驗證，確保得出的節(jié)能量合理、準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1] 交通運(yùn)輸節(jié)能減排專項資金申請項目節(jié)能減排量或投資核算技術(shù)細(xì)則

[2] 交通運(yùn)輸節(jié)能減排第三方審核機(jī)構(gòu)認(rèn)定暫行辦法